本文将从以下几个方面阐述故障树分析法：
1.基本概念
2.故障树分析与FMEA的区别
3. 故障树分析过程
4. 故障树分析示例
5. 故障树分析说明
1.基本概念
在讲解故障树分析之前，我们先简单定义一些概念。故障是产品不能或不会完成其预期功能的事件或状态。概率是一个表示随机事件发生可能性的量。系统是能够完成任务的功能。为完成一定的工作任务而进行的设备、人员和技术的组合。系统效能是系统在规定条件下满足任务和服务要求的能力。
如果系统不能满足任务或服务要求，我们就说系统故障了。系统故障是具有概率性质的随机事件。对于某项任务，如果用概率来表示系统性能画故障树的软件，那么系统性能与概率成正比。系统故障的概率总和等于一，因为在同一时刻，系统要么无故障画故障树的软件，要么有故障。
故障树是一种逻辑图，用于显示哪些组件故障或外部事件或它们的组合将导致产品中的特定故障。
故障树是一种逻辑因果图，其组成部分是事件和逻辑门。
1)：事件用于描述系统和组件故障的状态。
2)：逻辑门将事件连接起来，表示事件之间的逻辑关系。
2.故障树分析与FMEA的区别
故障树分析法（FTA）是在系统设计过程中采用的方法，对可能引起系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境和人为因素）进行分析，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组合或它们发生的概率，计算系统故障概率，并采取相应措施提高系统可靠性。它广泛应用于一些重大军事装备的研制以及航空航天、电子、化工等工业的安全分析中。
故障树是为了研究系统功能故障而建立的倒置树状逻辑因果图。
工程设计中使用的FMEA是一种系统技术风险分析的方法。FMEA的目标是识别产品的功能或工艺步骤以及相关的潜在故障模式、影响和原因。此外，它还用于评估计划的预防和检测措施是否足以推荐额外措施。对于所采取的措施，FMEA将记录并跟踪这些措施的实施情况，以降低风险。FMEA方法可以帮助工程师按重要性对各种事项进行排序。并侧重于预防产品和/或工艺中出现的问题。
区别1：单点故障与组合故障
按照各种书本和标准的说法，FMEA是单点故障分析，也就是在分析单个零部件的故障对包含该零部件的系统故障的影响时，假设其他零部件的功能正常。
故障树分析（FTA）是一种组合故障分析，在故障传递链中，子系统层面的合理故障组合会成为系统故障的原因，是一种综合性研究，比FMEA更加全面。
区别2：归纳和演绎
FMEA 分析零件故障对机器的影响，而 FTA 则将整个机器的故障追溯到各个零件和组合故障的原因。
特征：
故障模式及影响分析（FMEA）：
1：包括两个问题：“原因是什么”和“这次故障有什么影响？”
2：不像 FTA 那样系统化
3：通过以上两个问题评估失败的风险，并根据潜在的风险制定预防措施。
自由贸易协定：
1：系统地寻找事故或故障的原因
2：ETA（事件树分析）查找故障的影响
3. 故障树分析过程
作者建议实施FTA的团队首先研究系统的功能框图（FBD），毕竟客户需要该功能，然后再制作可靠性框图（RBD），然后再进行FTA。->RBD-->FTA。
FTA分析步骤如下：
（1）选择顶事件。根据项目的实际需要，选择合理的顶事件。
（2）建立故障树
（3）故障树定性分析
a) 故障树的简化
b）寻找最小割集
（4）故障树定量分析
a）找出顶级事件发生的概率
b) 重要性分析
（5）找出设计弱点（找出问题所在）
（6）采取措施提高产品可靠性和安全性
4. 故障树分析示例
接线图：
图1 电机简易接线图
工作原理图：
简易电机接线图如上。首先画出简易电机系统的电机工作原理图。为了不涉及较多的电气知识，此电路图为简易原理图，未画出电机系统的电容、电感、电阻元件。其他的再逐一详细分解。这里画电机工作原理原理图，是为了画功能框图做铺垫。
图2 电机工作原理图
功能框图：
接下来画出电机系统的功能框图，以便从功能层面对电机系统有一个全面的了解。电磁部分：机械为电服务，有害功能：发热影响效率。但电机是系统层面，电服务于机械。所以在分析不同部件时，需要抓住重点。
图3 电机功能框图（功能流程图）
可靠性框图：
系统有许多功能在功能框图中未能充分表达出来，加上功能框图不能表达故障状态，因此需要一个更清晰的图表来表达部件和系统的可靠性，这就是可靠性框图。项目管理中用来表达活动逻辑关系的双码网络图的可靠性图用来描述可靠性网络。可靠性网络图由节点和表达部件功能的边界和边组成。一个功能最多有一条边界，因此它们不能重叠，功能的失效用边的断开来表示。∞和节点永远不会失效。在系统模型中，只要从“输入节点”到“输出节点”至少有一条线不包含失效边。这个系统就被认为是正常工作的。图4-4表达了上述概念。
图4 电机可靠性框图
故障树：
一切准备工作基本完成，可以画出故障树了，注意，以上图的绘制不是一天完成的，而是基于不断获取的信息，通过不断迭代得到的，是一个动态更新的过程，而不是静态的。
图5 电机系统故障树
FTA分析的第三步是定性分析，第四步是定量分析，第五步和第六步将在后续的文章中讲解。
5. 故障树分析说明
故障树分析需要技术专家和可靠性专家的参与，除非有既懂可靠性又懂技术的专家。不要指挥技术专家画故障树，然后进行分析，这是需要团队合作完成的工作。以下是FTA分析每个步骤的注意事项：
（1）选择热门事件：
需要提前研究功能原理图、功能流程图（功能框图）、可靠性框图、客户关心的Top事件等。
（2）建立故障树
会遇到挖掘层次的问题，只要做好FBD和RBD，可以很好的缓解这个问题。总的原则：有意义、可管理。如果发现故障不在你的控制范围内，就让团队或者比如电机故障导致整个系统没有输出，但是电机是购买的，这个时候不建议再进一步分解电机故障，因为我们不是专家。你可能会说你想做研究，这也无妨，但是研究需要时间，最好是把供应商拉进来一起做，但是供应商愿不愿意（涉及到机密）是一个问题。
（3）故障树定性分析
a) 故障树的简化
b）寻找最小割集
需要图论专家。
（4）故障树定量分析
a）找出顶级事件发生的概率
b) 重要性分析
难点在于中间事件和底部时刻的失效概率，有时很难获取相关数据，但不能因为没有数据就不去分析，万事开头难，循序渐进是需要遵循的原则，如果能做得更好，就需要获取中间事件和底部事件的失效概率分布，这样才能得到系统在某一时刻的可靠性，对系统的可靠性和失效有全面深入的了解。
对于布尔运算，只要大致了解原理就可以了，不需要太深入，软件可以帮我们实现。
（5）找出设计弱点（找出问题所在）
对于数据的直觉和解读需要训练和逐渐的体验，并不是一朝一夕就能做到的。
（6）采取措施提高产品可靠性和安全性
由于从步骤1到步骤5的分析，这一步主要考虑资源需求和时间安排。常规工具可以帮助团队：比如资源分析、进度分析、RACI等。
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